機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程刀具高效使用優(yōu)化探討

摘 要：提高機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中的刀具使用效率，不僅能在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，而且能保證刀具設(shè)備更合理地使用，延長(zhǎng)刀具使用壽命，節(jié)約能耗。文章就數(shù)控加工過(guò)程中刀具的切削原理、刀具的研磨、過(guò)程的控制等方面，對(duì)機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中提高刀具的使用效率進(jìn)行分析討論，以期進(jìn)一步提高機(jī)械加工的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：機(jī)械數(shù)控加工；生產(chǎn)效率；高效使用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.057

0 引言

機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中，隨著刀具持續(xù)地作用，刀具受到的磨損度加劇刀具的快速磨損，直接降低了加工精度，導(dǎo)致加工部件質(zhì)量降低，甚至?xí)蟠笤黾訑嗟堵实陌l(fā)生概率，直接影響了生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)成本。因此，在機(jī)械數(shù)控加工中，加強(qiáng)對(duì)刀具的管理和控制，運(yùn)用科學(xué)有效的方法提高刀具使用的使用效率，對(duì)于保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義。為了更好地了解機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中刀具的合理使用，就需要摸清楚刀具使用過(guò)程中涉及的切削原理，切削過(guò)程存在的一些基本的物理、化學(xué)變化的理論、現(xiàn)象以及規(guī)律。在PCB發(fā)展歷程中，有很多研究探討了提高刀具的使用壽命，并且取得了很好的效果，本文希望從另外一個(gè)層面進(jìn)行分析，試圖機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中的刀具使用的初期磨損、正常磨損、急劇磨損的3個(gè)階段，結(jié)合鉆削的原理、刀具的研磨、過(guò)程的控制等方面對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析。

1 鉆削的原理

在此用PCB專用焊接類硬質(zhì)合金材料的鉆頭為例對(duì)鉆削原理進(jìn)行說(shuō)明。一般情況下，刀具在一定的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給條件下，材料會(huì)受切削刃/面產(chǎn)生一定程度的壓力，使得材料本身產(chǎn)生了一定的彈性變化。值得注意的是，在這個(gè)過(guò)程中，隨著材料變形壓力的增加，就會(huì)開(kāi)始朝著塑性形變產(chǎn)生變化。而且當(dāng)這個(gè)塑性形變超過(guò)這個(gè)材料所能承受的變形程度的時(shí)候，就會(huì)使得被切削或者被擠壓的部分開(kāi)始從基材上脫落，從而形成了鉆屑，這就是最基本的鉆削的原理。由于這個(gè)過(guò)程中受到切削熱量會(huì)影響變形的過(guò)程，而且切削的熱力對(duì)刀具類型的影響反應(yīng)激烈。

在這個(gè)形成鉆屑的過(guò)程中，許多的材料如鋁蓋板、銅箔、玻璃纖維、紙墊板等在與鉆頭發(fā)生的磨擦過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱。而且當(dāng)?shù)毒?材料的接觸面積增大時(shí)，產(chǎn)生的切削阻力也會(huì)隨之增大，產(chǎn)生的摩擦力也會(huì)跟著增大，隨摩擦力的不斷增大，就會(huì)產(chǎn)生更多的切削熱。在實(shí)際生產(chǎn)中，鉆孔數(shù)量的增加，就會(huì)導(dǎo)致刀具的磨損程度增加。反過(guò)來(lái)，刀具的磨損程度就會(huì)直接影響切削熱的增加速度。由此看來(lái)，這樣的惡性循環(huán)肯定會(huì)產(chǎn)生不良的后果，那就是導(dǎo)致了加工精度與孔內(nèi)表面的質(zhì)量的降低，斷刀率也會(huì)形成較大的發(fā)生概率。

眾所周知，刀具在加工諸如高Tg、無(wú)鹵素、陶瓷及厚銅板等這些材料的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損。要是按照刀具常規(guī)的使用壽命去管理刀具的使用過(guò)程，往往會(huì)使得刀具急劇磨損。這樣對(duì)刀具的使用是十分不利的，生產(chǎn)的產(chǎn)品也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。由此可以知道，在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中必須要根據(jù)各種不同材料的特點(diǎn)來(lái)設(shè)置不同的加工參數(shù)。以此確保刀具能夠在其正常的磨損的階段范圍內(nèi)的使用程度得到最大化的發(fā)揮。

2 刀具的研磨

刀具的磨損程度是隨著刀具壽命的增加而加劇的。而且隨著摩擦的加劇，機(jī)械振動(dòng)的增加以及切削熱的增加，孔壁的質(zhì)量、孔位的精度都會(huì)有所下降，而且斷刀率也會(huì)隨著升高。因此，需要對(duì)刀具進(jìn)行研磨，但是不能過(guò)多的研磨，必須對(duì)研磨次數(shù)進(jìn)行一定的控制。要區(qū)別地進(jìn)行管理已經(jīng)經(jīng)過(guò)返修的刀具和進(jìn)行正常研磨的刀具，而且還要主意的是研磨質(zhì)量要進(jìn)行管控。當(dāng)然，研磨的目的就是要去除主、副切削刃的磨損層，從而達(dá)到恢復(fù)刀具的正常鋒利的目的。

3 過(guò)程的控制

在日常的鉆孔加工過(guò)程中需要考慮到諸如孔位精度、孔襞粗糙度、孔邊毛刺、釘頭狀態(tài)、燈芯效應(yīng)、斷刀率等這些PCB的鉆孔關(guān)鍵的控制點(diǎn)。需要注意的是，刃面的光滑程度是增加刀具的研磨次數(shù)的關(guān)鍵所在。所以，當(dāng)每次需要鉆孔的時(shí)候，應(yīng)該由專人檢查刀面的光滑程度。刀的鋒利程度是關(guān)系到能夠增加刀具的研磨次數(shù)的關(guān)鍵。通常，鉆削力的不平衡性往往是由于前刀具的主、副切削刃的破損造成，從而引發(fā)孔粗糙度大、毛刺、斷刀、偏位等諸多的孔質(zhì)量的問(wèn)題。所以，當(dāng)使用鉆孔的時(shí)候，須有專人進(jìn)行檢查刀刃的完好。

參數(shù)是否調(diào)整至最佳化的狀態(tài)能夠影響到能否增加刀具的研磨次數(shù)。因?yàn)殡S著刀具壽命的延長(zhǎng)與研磨次數(shù)的增加，不管怎樣進(jìn)行管控都不一定能夠證副切削刃能夠達(dá)到新刀時(shí)的鋒利程度。所以，應(yīng)該設(shè)置不同的選別控制體系來(lái)滿足刀具的每次研磨。鉆頭的研磨以及鉆孔管控體系的完善程度也會(huì)影響刀具的研磨次數(shù)。所以，必須嚴(yán)格地對(duì)返修率進(jìn)行控制。對(duì)研磨以及對(duì)檢查工位實(shí)施管控是非常的重要的。當(dāng)出現(xiàn)返修的情況時(shí)，此時(shí)出現(xiàn)的返修刀就必須具就要作為當(dāng)前研磨次數(shù)的下次研磨的刀具而進(jìn)行使用。

4 結(jié)語(yǔ)

在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，如何使用科學(xué)合理的方法來(lái)提高自身的生產(chǎn)效率，并且降低生產(chǎn)成本是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。本文關(guān)于機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中刀具的合理使用中，當(dāng)對(duì)使用的刀具進(jìn)行合理的控制，如加工參數(shù)、鉆削原理等方面具備了充分的認(rèn)識(shí)時(shí)，才可以達(dá)到節(jié)約成本、充分利用能源的目地。經(jīng)過(guò)對(duì)刀具的使用與管控，形成一套行之有效的管控體系，以及合理的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的完善，根據(jù)具體情況如不同的板材特點(diǎn)、工藝的要求、合理地選擇并且使用刀具，這樣就可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約制造成本和保證產(chǎn)品的質(zhì)量這兩個(gè)雙贏的目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：魏國(guó)軍（1980-），男，湖南永州人，本科，講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、自動(dòng)化設(shè)計(jì)等。